Guia de Proteção de redes elétricas Schneider

(Parte 1 de 20)

Proteção de redes elétricas Guia de proteção

Guia de proteção Sumário

Apresentação 2

Arquitetura das redes 4 Critérios de escolha 4

Exemplos de arquiteturas 5

Aterramentos de neutro 6 Cinco modos de aterramento do neutro 6

Neutro isolado 7 Aterramento por resistência 8 Aterramento por baixa reatância 9 Aterramento por reatância de compensação 10 Neutro diretamente aterrado 1

Correntes de curto-circuito 12 Introdução aos curtos-circuitos 12

Tipos de curtos-circuitos 14 Curto-circuito nos terminais de um gerador 16 Cálculo das correntes de curto-circuito 17 Comportamento dos equipamentos durante o curto-circuito 18

Sensores 19 Sensores de corrente de fase (TC) 19

Sensores de corrente de fase (LPCT) 21 Sensores de corrente residual 2 Transformadores de potencial (TP) 23

Funções de proteção 24 Características gerais 24

Lista das funções 26 Funções associadas 27

Seletividade 28 Seletividade cronométrica 28

Seletividade amperimétrica 30 Seletividade lógica 31 Seletividade por proteção direcional 32 Seletividade por proteção diferencial 3 Seletividades combinadas 34

Proteção das redes 36 Redes com uma entrada 36

Redes com duas entradas 38 Redes em malha aberta 40 Redes em malha fechada 41

Proteção dos barramentos 42 Tipos de falhas e dispositivos de proteção 42

Proteção das ligações (linhas e cabos) 4 Tipos de falhas e dispositivos de proteção 4

Proteção dos transformadores 46 Tipos de falhas 46

Dispositivos de proteção 47 Referências de parametrização 48 Exemplos de aplicações 49

Proteção dos motores 50 Tipos de falhas 50

Dispositivos de proteção 51 Referências de parametrização 53 Exemplos de aplicações 54

Proteção dos geradores 5 Tipos de falhas 5

Dispositivos de proteção 56 Referências de parametrização 58 Exemplos de aplicações 59

Proteção dos capacitores 60 Tipos de falhas 60

Dispositivos de proteção 61 Referências de parametrização e exemplos de aplicações 62

Anexos 63 Glossário 63

Referências bibliográficas 65 Índice dos símbolos 6 Índice de termos técnicos 67

Apresentação Guia de proteção

Os dispositivos de proteção monitoram permanentemente o estado elétrico dos componentes de uma rede e provocam sua desenergização (por exemplo, a abertura de um disjuntor), quando estes elementos forem a causa de um distúrbio indesejado: curto-circuito, falha de isolação… A escolha de um dispositivo de proteção não é o resultado de um estudo isolado, mas uma das mais importantes etapas do projeto de uma rede elétrica. Baseada na análise do comportamento dos equipamentos elétricos (motores, transformadores…) durante as falhas e fenômenos ocorridos, este guia tem por objetivo ajudar a escolher os mais adaptados dispositivos de proteção.

Introdução

Os objetivos visados pelos dispositivos de proteção são múltiplos: b participar na proteção das pessoas contra os perigos elétricos, b evitar as deteriorações de material (curto-circuito trifásico em um barramento de média tensão pode fundir até 50 kg de cobre em 1 segundo e a temperatura do arco pode ultrapassar em seu centro 10000°C), b limitar as restrições térmicas, dielétricas e mecânicas às quais são submetidos estes materiais, b preservar a estabilidade e a continuidade de serviço da rede, b proteger as instalações vizinhas (por exemplo, reduzir as tensões induzidas nos circuitos próximos).

Para atingir estes objetivos, um sistema de proteção deve possuir as seguintes qualidades: rapidez, seletividade e confiabilidade. No entanto, é necessário conscientizar-se dos limites da proteção: as falhas devem ocorrer antes que a proteção possa agir. A proteção não pode impedir os distúrbios; ela somente pode limitar seus efeitos e sua duração. Além disso, a escolha de uma proteção é freqüentemente um compromisso técnico e econômico entre a segurança e a disponibilidade da alimentação na distribuição elétrica.

Estudo das proteções de uma rede

O estudo das proteções de uma rede divide-se em 2 etapas distintas:

b a definição do sistema de proteção, também denominado plano de proteção, b a determinação das regulagens de cada unidade de proteção, também denominada coordenação das proteções ou seletividade.

Definição do sistema de proteção

Esta etapa inclui a escolha dos elementos de proteção e da estrutura geral do conjunto, de modo coerente e adaptado à rede. O sistema de proteção é composto de uma cadeia dos seguintes elementos (fig. 1):

b sensores de medição – corrente e tensão – fornecem as informações de medição

necessárias à detecção das falhas, b relé de proteção, encarregado da monitoração permanente do estado elétrico da rede até a elaboração dos comandos de eliminação das peças defeituosas e seu comando pelo circuito de trip, b dispositivos de interrupção com a função de eliminação de falha: disjuntores, interruptores com base fusível, contatores com base fusível.

O plano de proteção define os dispositivos de proteção contra as principais falhas que afetam as redes e as máquinas:

b os curtos-circuitos, fase-fase e fase-terra, b as sobrecargas, b as falhas próprias de máquinas rotativas.

Para estabelecer um plano de proteção, devem ser considerados os seguintes parâmetros:

b a arquitetura e o tamanho da rede e seus diferentes modos de operação, b os esquemas de aterramento, b as características das fontes de corrente e suas contribuições em caso de falha, b os tipos de cargas, b a necessidade de continuidade de serviço.

Determinação das regulagens das unidades de proteção

Cada função de proteção deve ser regulada para fornecer a melhor performance na operação da rede e para todos os modos de funcionamento. Os valores de regulagem adaptados são resultantes de cálculos completos baseados nas características detalhadas dos componentes da instalação. Este tipo de estudo é normalmente efetuado utilizando softwares especializados, que indicam o comportamento da rede durante uma falha e fornecem os valores das regulagens para cada função de proteção relacionada.

Fig. 1: sistema de proteção Sensor

Interrupção Medição

Comando

(Parte 1 de 20)